第十四講樁身完整性檢測及基樁承載力檢測課件

1、聲波透射法檢測技術方法定義： 在預埋聲測管之間發(fā)射并接收聲波，通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的相對變化，對樁身完整性進行檢測的方法。測試原理與過程：預埋聲測管24根聲測管內注水介質從下往上間隔25cm測試1A聲波透射法檢測技術方法定義：1A 樁身缺陷 樁身 換能器 樁身缺陷 樁身 1 2 1 聲測管聲測法原理圖混凝土聲波儀的功能： 向待測的結構混凝土發(fā)射聲波脈沖， 頻率在20250kHz范圍內，使其穿過混凝土，然后接收穿過混凝土的脈沖信號。儀器顯示聲脈沖穿過混凝土所需時間、接收信號的波形、波幅等。根據聲脈沖穿越混凝土的時間和距離，可計算聲波在混凝土中的傳播速度；

2、波幅可反映聲脈沖在混凝土中的能量衰減狀況，根據所顯示的波形，經過適當處理后可對被測信號進行頻譜分析。 2A 樁身缺陷 樁身 換能器 樁身缺陷 樁身 1 2 1 聲波透射法的基本原理 聲波種類和對應的頻率范圍混凝土聲波透射法使用的主頻率一般為21041010 Hz3A聲波透射法的基本原理 聲波種類和對應的頻率范圍混凝土聲波聲波透射法的儀器設備（1） 檢測儀器：聲波儀的組成：計算機、高壓發(fā)射與控制、程控放大與衰減、A/D轉換與采集。 A/D轉換器是用來通過一定的電路將模擬量轉變?yōu)閿底至俊?A聲波透射法的儀器設備（1） 檢測儀器：聲波儀的組成：計算機、北京康科瑞廣東汕頭超聲儀器研究所武漢中科創(chuàng)新國內

3、 90多種型號5A北京康科瑞廣東汕頭超聲儀器研究所武漢中科創(chuàng)新國內 90多種型（2）換能器： 功能： 發(fā)射換能器實現電能向聲能的轉換； 接收換能器實現聲能向電能的轉換。6A（2）換能器：6A(3)聲測管 鋼管、鋼質波紋管、塑料管 要求內徑比換能器直徑大12cm，埋設數量：1 2 1 3 2 1 2 3 4 D800mm 800mm2000mm 7A(3)聲測管1 2 1 3 2 1 2 3 4 D800m8A8A聲波透射法的檢測技術測試前的準備：檢測步驟：首先采用平測法進行普查，找出聲學參數異常的測點。然后，采用加密測試、斜測或扇形掃測等方法進一步檢測一方面可以驗證普查結果，另一方面可以進一步

4、確定異常部位的范圍。 9A聲波透射法的檢測技術測試前的準備：9A平測（1）將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進行全組合，進行剖面編碼。（2）將發(fā)、收換能器分別置于某一剖面的兩聲測管中，并放至樁的底部，保持相同標高。TTRR10A平測（1）將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進行全組合，進行剖平測（3）自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長（一般不宜大于250mm）向上提升。每提升一次，進行一次測試，實時顯示和記錄測點的聲波信號的時程曲線，讀取聲時、首波幅值和周期值（模擬式聲波儀），宜同時顯示頻譜曲線和主頻值（數字式儀器）。重點是聲時和波幅，同時也要注意實測波形的變化。（4）在同一樁的各檢測剖面的檢測過程

5、中，聲波發(fā)射電壓和儀器設置參數應保持不變。TTRR11A平測（3）自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長（一般不宜大于2對可疑點的細測（加密平測、斜測、扇形掃測） 1) 局部缺陷：在平測中發(fā)現某測線測值異常，進行斜測，在多條斜測線中，如果僅有一條測線測值異常，則可以判斷這只是一個局部的缺陷，位置就在兩條實線的交點處。12A對可疑點的細測（加密平測、斜測、扇形掃測） 1) 局部缺陷：對可疑點的細測（加密平測、斜測、扇形掃測） 2) 縮頸或聲測管附著泥團：在平測中發(fā)現某些測線測值異常，進行斜測。如果斜測線中、通過異常平測點發(fā)收處的測線測值異常，而穿過兩聲測管連線中間部位的測線測值正常，則可判斷樁中心部

6、位是正?；炷粒毕輵霈F在樁的邊緣，聲測管附近，有可能是縮頸或聲測管附著泥團。 13A對可疑點的細測（加密平測、斜測、扇形掃測） 2) 縮頸或聲測3) 層狀缺陷（斷樁）：平測中發(fā)現某（些）測線值異常，進行斜測。如果斜測線中除通過異常平測點發(fā)收處的測線測值異常外，所有穿過兩聲測管連線中間部位的測線測值均異常，則可判定該聲測管間缺陷連成一片。如果三個測試面均在此高程處出現這樣情況，如果不是在樁的底部，測值又嚴重偏低，則可判定是整個斷面的缺陷，如夾泥層或疏松層，既斷樁。 斜測有兩面斜測和一面斜測。最好進行兩面斜測，以便相互印證，特別是那種縮頸或包裹聲測管的缺陷，兩面斜測可以避免誤判。14A3) 層

7、狀缺陷（斷樁）：平測中發(fā)現某（些）測線值異常，進行斜具體測試步驟及方法第一步：聲測管內注清水，檢查聲測管是否暢通；第三步：測量樁頂聲測管外壁凈距離；第四步：將發(fā)射與接收換能器分別置于兩個根聲測管中同于測點處；第二步：計算聲測管及耦合水層聲時修正值；15A具體測試步驟及方法第一步：聲測管內注清水，檢查聲測管是否暢通第五步：發(fā)射與接收換能器以相同標高或固定高差同步升降，測點間距不宜大于250mm；16A第五步：發(fā)射與接收換能器以相同標高或固定高差同步升降，測點間第六步：采集和記錄信號：聲時、聲幅、頻率、波形第七步：以兩根聲測管為一個檢測部面進行組合，分別完成所有的檢測剖面第八步：樁身可疑測周圍應采

8、用加密測點，或采用斜測法、扇形掃測進行復測。確定缺陷位置與范圍缺陷部位：聲時大、波幅小、波速小、波形畸變等17A第六步：采集和記錄信號：聲時、聲幅、頻率、波形第七步：以兩根聲速在3500-4500m/s波形完整完整樁 均勻的高聲速18A聲速在3500-4500m/s完整樁 均勻的高聲速18 空洞是樁身混凝土中大的空氣氣泡，蜂窩是密集的小氣泡集合體，可以等效為空洞，嚴重縮頸是將聲測管外露，即在聲測管附近有空洞存在。 使聲線長度不再是聲測管管距 L聲線拉長，帶來聲時加大，視聲速降低可知接收的超聲波波幅下降,主頻降低 。 蜂窩、空洞、嚴重縮頸局部極低聲速19A 空洞是樁身混凝土中大的空氣氣泡，蜂窩是

9、密集的小 夾泥、離析是樁身局部出現低聲速區(qū)。樁身聲速為V1 ,夾泥、離析缺陷的聲速為V2 。發(fā)射換能器輻射的聲波入射到缺陷會發(fā)生繞射，在缺陷內發(fā)生折射和多次反射，將有三組波匯集到接收點 ，波形復雜。聲速低，波幅減小。夾泥、離析局部低聲速20A 夾泥、離析是樁身局部出現低聲速區(qū)。樁身聲速為V1 , 下圖樁長16m，在3.6m、4.0m處的異常超過臨界值。樁徑1200mm，鉆孔灌注樁水下灌注，地質情況是自地表向下為：黃土砂粒土細砂。缺陷在3.6m到4.0m范圍內剖面、剖面聲參量嚴重異常 樁身嚴重夾泥沙實例 21A 下圖樁長16m，在3.6m、4.0m處的異常超過臨界值開挖驗證照片22A開挖驗證照片

10、22A樁身完整性類別判定23A樁身完整性類別判定23A方法定義： 采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。試驗過程及測試信號的評判傳感器 數據采集 計算機 軟件分析 試樁應力波發(fā)射圖t=2L/C低應變法24A方法定義：傳感器 數據采集 計算機 軟件分析 試樁應力波發(fā)射25A25A低應變法測試設備北京康科瑞武漢巖海北京康科瑞26A低應變法測試設備北京康科瑞武漢巖海北京康科瑞26A1 樁頭應按下列規(guī)定進行處理： （1） 鑿去樁頂浮漿、清除松散或破損砼，使樁頂露出堅硬的混凝土表面，樁頂表面應平整干凈且

11、無積水，最好采用便攜式砂輪機等工具磨平； （2) 樁頂的材質、強度、截面尺寸應與原樁身基本等同。 (3) 對于預應力管樁，當法蘭盤與樁身混凝土之間結合緊密時，可不進行處理，否則，應采用電動鋸將樁頭鋸平。 (4) 妨礙正常測試的樁頂外露主筋應割掉。測試技術27A1 樁頭應按下列規(guī)定進行處理： （1） 鑿去樁頂2 應仔細檢查和準備儀器，使測試系統(tǒng)各部分之間匹配良好。采用交流電源檢測時，應有接地措施，嚴禁電源零線帶電。3 應通過對比測試，選擇適當的錘型、錘重、錘墊材料、傳感器安裝方式。28A2 應仔細檢查和準備儀器，使測試系統(tǒng)各部分之間匹配良好。采1 傳感器安裝在樁頂面。安裝完畢后的傳感器必須與樁頂

12、面保持垂直，且緊貼樁頂表面，在信號采集過程中不得產生滑移或松動。2 傳感器可用黃油、橡皮泥、石膏等材料作為耦合劑與樁頂面粘接，或采取沖擊鉆打眼安裝方式，不應采用手扶方式。傳感器安裝29A1 傳感器安裝在樁頂面。安裝完畢后的傳感器必須與樁頂面保持3 對于鋼筋混凝土灌注樁，傳感器安裝時應符合下列規(guī)定： (1) 傳感器安裝點及其附近的表面應平整，其周圍不得有缺損或裂縫； (2) 當錘擊點在樁頂中心時，傳感器安裝點與樁中心的距離宜為樁半徑的三分之二左右。 (3) 當錘擊點不在樁頂中心時，傳感器安裝點與錘擊點的距離不應小于樁半徑的二分之一。30A3 對于鋼筋混凝土灌注樁，傳感器安裝時應符合下列規(guī)定： 4

13、 對于預應力混凝土管樁，傳感器安裝點、錘擊點與樁頂面圓心構成的平面夾角宜為900左右。31A4 對于預應力混凝土管樁，傳感器安裝點、錘擊點與樁頂面圓心1.檢測時，應合理設置采樣時間間隔、采樣點數、增益、傳感器靈敏度、模擬濾波、觸發(fā)方式等，其中增益應結合激振方式通過現場對比試驗確定。2.檢測時用錘沖擊樁頂面，必須沿樁軸向激振。3.錘的質量的選擇。測試要求32A1.檢測時，應合理設置采樣時間間隔、采樣點數、增益、傳感器靈33A33A 樁基靜載試驗分類：單樁豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗拔靜載試驗單樁水平靜載試驗 在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產生的沉降、上拔位移或水平

14、位移，以確定相應的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。34A 樁基靜載試驗分類： 在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上三、載荷試驗裝置主梁、次梁、錨樁或壓重等反力裝置；千斤頂、油泵等加載裝置；壓力表、壓力傳感器或荷重傳感器等荷載測量裝置；百分表或位移傳感器等位移測量裝置35A三、載荷試驗裝置主梁、次梁、錨樁或壓重等反力裝置；35A錨樁橫梁反力裝置（錨樁法）大直徑灌注樁靜載試驗由試樁、錨樁、主梁、次梁、拉桿、錨籠（或掛板）、千斤頂等組成。36A錨樁橫梁反力裝置（錨樁法）36A錨樁法靜載試驗37A錨樁法靜載試驗37A壓重平臺反力裝置（堆載法）由重物、工字鋼（次梁）、主梁、

15、千斤頂等構成堆重重物通常采用砂包和鋼筋混凝土構件，少數用水箱、磚和鋼鐵塊等。 38A壓重平臺反力裝置（堆載法）38A39A39A按靜荷載試驗確定單樁豎向承載力 40A按靜荷載試驗確定單樁豎向承載力 40A壓重不得少于預估最大試驗荷載的1.2 倍，且壓重宜在試驗開始之前一次加上，并均勻穩(wěn)固的放置于平臺之上。 壓重施加于地基土的壓應力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍。41A壓重不得少于預估最大試驗荷載的1.2 倍，且壓重宜在試驗開始錨樁壓重聯合反力裝置 當試樁最大加載量超過錨樁的抗拔能力時，可在承載梁上放置或是掛一定重物，由錨樁和重物共同承受千斤頂受力。5)地錨反力裝置6)巖錨反力裝置7)靜力

16、壓樁機42A錨樁壓重聯合反力裝置42A樁頭處理混凝土樁樁頭處理應先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混凝土，露出主筋，沖洗干凈樁頭后再澆注樁帽。1）樁帽頂面應水平、平整、樁帽中軸線與原樁身上部的中軸線嚴格對中，樁帽面積大于等于原樁身截面積，樁帽截面形狀可為圓形或方形；2）樁帽主筋應全部直通至樁帽混凝土保護層之下，如原樁身露出主筋長度不夠時，應通過焊接加長主筋，各主筋應在同一高度上，樁帽主筋應與原樁身主筋按規(guī)定焊接；3）距樁頂1倍樁徑范圍內，宜用35mm厚的鋼板圍裹，或距樁頂1.5倍樁徑范圍內設置箍筋，間距不宜大于150mm。樁帽應設置鋼筋網片35層，間距80150mm；4）樁帽混凝土強度等級宜比樁

17、身混凝土提高12級，且不低于C30；43A樁頭處理混凝土樁樁頭處理應先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混小噸位靜載試驗樁樁帽設計圖44A小噸位靜載試驗樁樁帽設計圖44A大噸位靜載試驗樁樁帽設計圖45A大噸位靜載試驗樁樁帽設計圖45A管樁靜載試驗樁頭處理樁帽設計圖46A管樁靜載試驗樁頭處理樁帽設計圖46A加載應分級進行，采用逐級等量加載；每級荷載宜為預估最大荷載的1/101/15。當樁的下端埋入巨粒土、粗粒土以及堅硬的粘質土中時，第一級可按2倍的分級荷載加載。預估最大荷載：對施工檢驗性試驗，一般可采用設計荷載的2.0倍。卸載應分級進行，每級卸載量為兩個加載級的荷載值。加、卸載時應使荷載傳遞均勻、連

18、續(xù)、無沖擊，每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的10%。加載方式1. 試驗加卸載方式47A加載應分級進行，采用逐級等量加載；每級荷載宜為預估最大荷載每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標準：每級荷載作用下，樁頂的沉降量連續(xù)兩次在每小時內不超過0.1mm，可視為穩(wěn)定?！驹谙铝袝r間內如不大于0.1mm時即可認為穩(wěn)定：樁端下為巨粒土、砂類土、堅硬粘質土，最后30min；樁端下為半堅硬和細粒土，最后1h。】當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持1h，按第15、30、60min測讀樁頂

19、沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第15、30min，以后每隔30min測讀一次。2. 慢速維持荷載法48A每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂每級荷載施加后按第5、15、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標準：加載時每級荷載維持時間不少于一小時，最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降增量；當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持15min，按第5、15min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為2h，測讀時間為第5